前言

FPGA技術綜合了靈活性、低成本和快速上市周期的優勢，同時還具備高性能、系統集成和最先進的開發工具，是電子系統設計領域的發展趨勢，將在未來電子設計領域發揮越來越重要的作用。作者結合近幾年FPGA的實踐和教學經驗，針對讀者可能遇到的實際問題，參考了大量設計書籍和技術文獻，組織編寫了本書。書中研究的是近些年來倍受重視的信息安全技術，尤其是基于FPGA的硬件加/解密技術，作者根據自己近幾年在FPGA和密碼學領域方面的研究和實踐，綜合了兩者的應用，針對面臨的實際開發問題和當前網絡對信息安全的需求，尤其是基于FPGA技術下的密碼技術應用，使本書滿足廣大讀者學習和工作的需要。本書以實用為原則，通過講練結合的方式，對實例項目進行開發技術和經驗的介紹與總結，重視開發方案與設計技巧的講解，注重讀者動手能力的培養，能迅速幫助讀者在經驗和實踐能力兩方面得到提升，培養和提高讀者基于FPGA的硬件密碼技術的開發和設計能力。

系統設計的基本軟件工具如下：

QuartusⅡ：用于完成NiosⅡ系統的綜合、硬件優化、適配、編程下載及硬件系統調試等。

SOPC Builder：Altera NiosⅡ嵌入式處理器開發軟件包，用于實現NiosⅡ系統的配置和生成。

ModelSim：用于對SOPC生成的NiosⅡ系統的HDL描述進行系統功能仿真。

NiosⅡIDE：用于進行軟件開發、調試以及向目標開發板進行Flash下載。

全書簡要敘述了密碼學和硬件密碼學知識，簡單介紹了QuartusⅡ，ModelSim，NiosⅡIDE等基本軟件工具的操作應用（包括嵌入式系統的硬件配置、硬件設計、硬件仿真、軟件設計及軟件調試等）；分析和講解了基于FPGA技術的硬件加/解密技術的設計和實現，在實例的講解中總結了作者實踐項目的開發經驗、技巧及開發過程中遇到的問題；提供了基于FPGA的SOPC設計技術的系統集成實例，實例代表性和實踐性強，來自于作者近幾年來主持的基金項目和指導的比賽獲獎作品，且全部調試通過。

本書語言簡潔，結構清晰，內容系統全面，基礎知識和實際工程結合，緊緊圍繞實用原則，總結了作者實踐項目的開發經驗、技巧及開發過程中遇到的問題。在實例的講解上，既介紹了設計原理、結構框圖、基本步驟和流程，提供了開發方案和設計思路，也穿插了一些經驗技巧和注意事項，在潛移默化的過程中提高讀者的理論知識和實踐能力。同時重視開發方案與設計技巧的講解，注重讀者動手能力的培養。

本書由楊軍、余江主筆，趙征鵬共同編寫完成。其中第2、5、6章由楊軍教授編寫，第3、4章由余江教授編寫，第1、7章由趙征鵬副教授編寫。另外為本書的順利完成做出貢獻的人員還有舒平平、張偉平、陳成、董寅、王小軍、杜琛、李劍和趙嘎等，他們在資料的收集、整理，源代碼的設計、分析、仿真，硬件平臺的驗證，書稿的錄入、排版和繪圖等方面做了大量的工作，在此一并向他們表示最誠摯的謝意！

基于FPGA硬件加/解密系統的設計技術涉及的知識范圍廣，本書中硬件設計和軟件設計中分別采用了硬件描述語言和C語言，隨書將提供豐富的實例工程文件和程序源代碼，讀者稍加修改便可應用于自己的工作中或完成自己的課題。由于作者水平有限，加之編寫時間倉促，書中難免有錯誤和不足之處，懇請讀者批評指正。

編者

2012年3月